JPH0253937B2 - - Google Patents

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JPH0253937B2
JPH0253937B2 JP54069544A JP6954479A JPH0253937B2 JP H0253937 B2 JPH0253937 B2 JP H0253937B2 JP 54069544 A JP54069544 A JP 54069544A JP 6954479 A JP6954479 A JP 6954479A JP H0253937 B2 JPH0253937 B2 JP H0253937B2
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Yurugen Hageman Hansu
Hanten Shiigufuriito
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は10モル%のジルコニウムをチタンで置
換したアルカリ土類ジルコネートから出発するペ
ロブスカイト型構造を有する誘電体材料を製造す
る方法に関する。 この種の誘電体材料はコンデンサ、特に多層コ
ンデンサの製造に重要である。 モノリシツクセラミツク多層コンデンサは高度
の信頼性と小容積で非常に高いキヤパシタンスと
を組合せることができる。セラミツク出発材料は
バインダーで薄いフイルムに合体させる。次い
で、電極を形成する金属ペーストをかかるセラミ
ツクフイルムに被着し、しかる後にフイルムを積
重ねる。このためにセラミツク フイルムと金属
ペーストとを交互に積重ねるようにする。 誘電体材料の層および電極から形成された構造
を一体に焼結するために、電極の材料および焼結
条件は、金属層を融解させず、かつ酸化されない
ように選択する必要がある。 セラミツク材料を1300℃以上の温度で空気中に
おいて緻密に焼結して多層コンデンサを製造する
ことは知られている。この焼結温度においては、
パラジウムまたは白金のような高い融点を有する
貴金属は電極材料として適当である。 コンデンサ用誘電体として使用されるセラミツ
ク材料としては、2つのタイプに区別でき、次に
示す最終生成物の異なるタイプが得られる: 1 第1のタイプの場合は、容積単位当り最大可
能なキヤパシタンスを有することが要求される
タイプであり(タイプ2コンデンサ)、極めて
高い誘電率を有する強誘電体材料からなる素材
を誘電体として使用する。強誘電セラミツク材
料は70モル%以上のBaTiO3含有量を有する化
合物を意味するものと理解することができる。 2 第2のタイプの場合は、コンデンサの最小可
能な損失、および温度変化および電界強さ変化
(振幅、周波数)に安定な特性が要求されるタ
イプである(タイプ1―コンデンサ)。 本発明は第2のタイプのセラミツク素材に関係
し、強磁性セラミツク材料の品質は、高い安定性
および高い誘電特性を有する多層コンデンサに使
用するのに満足でない。 安価な多層コンデンサを製造できるようにする
ために、第2のタイプのコンデンサのパラジウム
電極の代わりにパラジウム−銀合金電極を用いる
ことが米国特許第3811937号明細書に記載されて
いる。しかしながら、電極材料に対して要求され
るパラジウムの最小含有量を30重量%にする場合
には、かかる多層コンデンサは比較的に高価な部
品である。 説明を完全にするために、チタンで置換された
アルカリ土類ジルコネートからなる誘電体はR.C.
Kell等によるJ.Am.Cer.Soc.56(1963),No.7ペー
ジ53に記載されているが、しかしこれらの誘電体
は少なくとも1500℃の温度で空気中で焼結する必
要がある。このため、このセラミツク材料は卑金
属材料の電極を設けた多層コンデンサについて用
いることができない。なぜならば、焼結温度が電
極材料の融点より高くかつ空気中で焼結するため
に電極材料が酸化されるためである。これに対し
て、セラミツク材料を低温度で焼結する場合に
は、誘電体には細孔が残留し、乏しい電気的特性
になり、またこれらの材料を低い酸素分圧を有す
る雰囲気中で焼結する場合には電気的特性が一層
劣化し、特に高い誘電損失が105Hz以下の周波数
で生ずる。一般に、焼結は未(green)焼結セラ
ミツク材料の多孔性を減少するのに用いられるか
ら、温度が余りに低い場合には効果がない。 本発明の目的は焼結できる良好な電気的特性お
よび誘電特性を有するセラミツク誘電体を提供す
ることにあり、このためにニツケル(Ni)また
はコバルト(Co)のような卑金属を電極の材料
として用いることができる。 本発明は鉄族の金属またはマンガンをドーピン
グ剤として炭酸塩または酸化物の形態で、E
(Zr1-xTix)O3(ここにEはアルカリ土類金属イオ
ンを示し、および0<x0.07の要件を満たす)
で表される組成の化学量論的ペロブスカイト出発
混合物に添加し、集成体を還元雰囲気で焼結する
ことによつて緻密構造を得ることにより達成す
る。 本発明の好適例においては、鉄族の金属として
鉄(Fe)またはニツケル(Ni)を0.2〜1.2モル%
の割合で、またマンガン(Mn)を0.1〜1.2モル
%の割合で添加する。この場合、鉄族の金属また
はマンガンはペロブスカイト化合物に対するドー
ピング剤として添加され、このためにこれらの添
加物の量はペロブスカイト化合物に対するドーピ
ング剤としての量を示している。 特に、有利なコンデンサ特性は本発明の好適例
により組成CaZr0.985Ti0.015O3で規定されたペロブ
スカイト化合物に0.5〜1.0モル%マンガン(Mn)
または1.0モル%鉄(Fe)を添加する場合、また
組成SrZr0.955Ti0.045O3で規定されたペロブスカイ
ト化合物に0.2〜1.0モル%マンガン(Mn)また
は0.5〜1.0モル%鉄(Fe)または0.5モル%ニツケ
ル(Ni)を添加する場合に得られる。 焼結操作はペロブスカイト相を形成する化合物
を添加すべき金属の化合物と混合した後1100〜
1200℃の温度範囲で行う場合には、CO2が炭酸塩
からすでに分離しているために有利である。ガス
が次の焼結工程中に生じない場合には、最終生成
物が緻密構造になる。焼成は、ペロブスカイト構
造の形成を焼成操作において早くも開始する付加
的な利点がある。 本発明の方法により得られる利点は、特に低い
焼結温度で最適なセラミツク特性、電気的特性お
よび誘電特性が得られるセラミツク誘電体を生成
することができ、かつ焼結雰囲気において卑金
属、すなわち安価な金属を貴金属パラジウムおよ
び白金の代わりに電極の材料として用いることが
できることである。生成したセラミツク材料は単
一相および均質材料である。 次の表は1例のペロブスカイト化合物の組成
を示しており、これらの化合物に対して用いる省
略記号を示している。
The present invention relates to a method for producing a dielectric material with a perovskite-type structure starting from an alkaline earth zirconate in which 10 mol % of zirconium is replaced by titanium. Dielectric materials of this type are important in the manufacture of capacitors, especially multilayer capacitors. Monolithic ceramic multilayer capacitors can combine a high degree of reliability with a very high capacitance in a small volume. The ceramic starting material is combined into a thin film with a binder. A metal paste forming an electrode is then applied to the ceramic film, and the films are then stacked. For this purpose, ceramic films and metal paste are stacked alternately. In order to sinter the structure formed from the layer of dielectric material and the electrodes together, the material of the electrodes and the sintering conditions need to be chosen such that the metal layer does not melt and is not oxidized. It is known to produce multilayer capacitors by densely sintering ceramic materials in air at temperatures above 1300°C. At this sintering temperature,
Noble metals with high melting points such as palladium or platinum are suitable as electrode materials. Two types of ceramic materials used as dielectrics for capacitors can be distinguished, giving rise to different types of end products: 1. In the first type, the maximum possible capacitance per unit of volume is (Type 2 capacitor), which uses a material made of ferroelectric material with an extremely high dielectric constant as the dielectric. Ferroelectric ceramic materials can be understood as meaning compounds with a BaTiO 3 content of 70 mol % or more. 2 The second type requires the minimum possible loss of the capacitor and stable characteristics against temperature changes and electric field strength changes (amplitude, frequency) (Type 1 - capacitor). The present invention relates to a second type of ceramic material, in which the quality of ferromagnetic ceramic materials is unsatisfactory for use in multilayer capacitors with high stability and high dielectric properties. In order to be able to produce inexpensive multilayer capacitors, the use of palladium-silver alloy electrodes instead of palladium electrodes in a second type of capacitor is described in US Pat. No. 3,811,937. However, given the required minimum palladium content of 30% by weight in the electrode material, such multilayer capacitors are relatively expensive components. For completeness of explanation, the dielectric consisting of alkaline earth zirconate substituted with titanium is RC
Kell et al., J. Am. Cer. Soc. 56 (1963), No. 7, page 53, but these dielectrics must be sintered in air at temperatures of at least 1500°C. For this reason, this ceramic material cannot be used in multilayer capacitors with electrodes of base metal materials. This is because the sintering temperature is higher than the melting point of the electrode material and the electrode material is oxidized because it is sintered in air. In contrast, when ceramic materials are sintered at low temperatures, pores remain in the dielectric, resulting in poor electrical properties, and these materials cannot be sintered in an atmosphere with a low oxygen partial pressure. When connected, the electrical properties deteriorate further and particularly high dielectric losses occur at frequencies below 10 5 Hz. Generally, sintering is used to reduce the porosity of green sintered ceramic materials and is ineffective if the temperature is too low. The object of the present invention is to provide a ceramic dielectric with good electrical and dielectric properties that can be sintered, and for this purpose base metals such as nickel (Ni) or cobalt (Co) are used as electrode material. be able to. The present invention uses iron group metals or manganese as doping agents in the form of carbonates or oxides.
(Zr 1-x Ti x )O 3 (where E represents an alkaline earth metal ion and satisfies the requirement of 0<x0.07)
This is achieved by adding a stoichiometric perovskite starting mixture of the composition: and sintering the assembly in a reducing atmosphere to obtain a dense structure. In a preferred embodiment of the present invention, 0.2 to 1.2 mol% of iron (Fe) or nickel (Ni) is used as the iron group metal.
Also, manganese (Mn) is added in a proportion of 0.1 to 1.2 mol%. In this case, metals of the iron group or manganese are added as dopants to the perovskite compound, so that the amounts of these additives indicate the amounts as dopants to the perovskite compound. In particular, advantageous capacitor properties are achieved by a preferred embodiment of the present invention in a perovskite compound defined by the composition CaZr 0.985 Ti 0.015 O 3 with 0.5-1.0 mol% manganese (Mn).
or when adding 1.0 mol% iron (Fe), 0.2 to 1.0 mol% manganese (Mn) or 0.5 to 1.0 mol% iron (Fe) or 0.5 mol to the perovskite compound defined by the composition SrZr 0.955 Ti 0.045 O 3 Obtained when adding % nickel (Ni). The sintering operation is carried out after mixing the compound forming the perovskite phase with the compound of the metal to be added.
A temperature range of 1200° C. is advantageous since the CO 2 is already separated from the carbonate. If no gas is generated during the subsequent sintering step, the final product will have a dense structure. Firing has the added advantage of starting the formation of the perovskite structure as early as in the firing operation. The advantages obtained by the method of the invention are that it is possible to produce ceramic dielectrics with optimum ceramic, electrical and dielectric properties at particularly low sintering temperatures, and that in the sintering atmosphere base metals, i.e. inexpensive The metal can be used as an electrode material instead of the noble metals palladium and platinum. The ceramic material produced is a single phase and homogeneous material. The following table shows the composition of one example perovskite compound and indicates the abbreviations used for these compounds.

【表】 次に、本発明を添付図面について説明する。 第1図は0.5モル%マンガンを添加したSZTの
絶縁抵抗ρの変化を示している。例えば、混合ガ
スMG(加湿N2および25%H2の混合物の流れ)中
で焼結した150℃以下の温度における絶縁抵抗の
値は≫1012オームであり;かかる誘電体を有する
コンデンサは適当な絶縁作動を有する。 第2図0.5モル%マンガンを添加したSZTにつ
いて測定た1MHz〜50MHzの範囲で、周囲温度で
の損失角tanδの変化を示している。 10-4以下の値は混合ガス雰囲気において焼結し
た試料について得た損失角tantanδである。試料
は1450℃および1400℃において焼結した。 第3図は0.5モル%マンガンを添加したSZTに
おいて測定した周囲温度〜150℃の範囲で、10k
Hzでの損失角δおよび誘電率εの変化を示してい
る。 誘電率の温度係数TC〓を次の式で示すことがで
き、この温度係数はεに対して得た: TC〓=ε−ε25/ε25×06=8×10-6/℃ このセラミツク材料の誘電損失は150℃までの
温度において10-3以下に保持されている。試料は
1450℃および1400℃の温度で焼結した。 第4図はセラミツク多層コンデンサの一部を切
欠にした斜視図を示している。 第4図に示している多層コンデンサに対する誘
電体は15〜100μmの範囲の厚さを有し、かつ電
極21,22を具えたサンドイツチ構造を有する
薄いセラミツク フイルム11の形に形成し、
個々の電極層は端子2を介して電気的に接続し、
1つの端子は電極層21および22のそれぞれと
互いに連結させる。この接続手段において、電極
層21および22を積重ね、このために交互に積
重ねする1層を誘電体1のセラミツク フイルム
および電極層21,22から形成されるサンドウ
イツチ構造の2つの対向する外部区域に延在させ
る。 第1図に示す多層コンデンサに対するセラミツ
ク誘電体1は上記表に示す組成物の化合物から
形成し、焼結するために適当な電気的特性および
誘電特性を維持しながら、電極層に通例の貴金属
パラジウムまたは白金より低い融点および高い酸
化性を有する電極材料を用いることができる。例
えば、貴金属パラジウムまたは白金より著しく安
価なニツケルまたはコバルトを上述する電極層2
1および22に対する材料として用いることがで
きる。 誘電体に対するセラミツク材料の組成はCa
(Zr1-xTix)O3およびSr(Zr1-xTix)O3(式中xは
0.07までの値を示す)の範囲である。 炭酸塩MnCO3の形態のマンガンのみならず、
酸化物の形態の鉄およびニツケルはペロブスカイ
ト出発材料に対する添加物として特に適当であ
る。 極めて純粋な品質のルチル形TiO2,ZrO2
BaCO3,SrCO3およびCaCO3はペロブスカイト
化合物に対する出発材料として用いることができ
る。添加物として用いるすべての化合物は極めて
純粋にする。 測定目的のためセラミツク試料の試験体を作る
場合に、すべての出発材料、すなわち、ペロブス
カイト化合物に対する出発材料および関連する添
加物に対する出発材料を所望組成と一致するよう
に秤量し、混合し、遊星形ボールミルで2時間に
わたりアルコール中に懸濁させた。粉末を乾燥
し、しかる後に空気中1200℃で15時間にわたり予
備焼結し、しかる後にかように焼結した粉末を遊
星形ボールミル中で1時間にわたり粉砕し、60〜
65%の密度を有する7×7×20mm3のロツドに機
械的におよび液圧的に加圧した。ロツドを加湿
N2と25%H2との混合物流中で焼結した(このガ
ス混合物を以後、混合ガスMGと称する)。ガス
の加湿は1400℃において約4・10-12バールの酸
素分圧に相当する7.7のH2/H2O比(すなわち、
H2の量がH2Oの量の7.7倍)になるようにする。
試料を加熱し、約3℃/分の割合で冷却し、これ
らの試料を最大温度、すなわち、表に示す焼結
温度に15時間にわたり維持した。この焼結温度は
試料によつて異なる。 セラミツク材料の第1〜3図に示す電気的特性
および誘電特性を測定するために、試料を直径5
mmおよび厚さ0.15mmを有する円筒状円盤に形成し
た焼結ロツドの形に作つた。5mm厚さのクロム―
ニツケル(CrNi)層および150mm厚さの金層をこ
れらの円盤の対向面上に蒸着させた。この場合、
金層CrNi層上に被着して腐蝕に対して保護し、
かつ電気的接触を向上させる。 損失角tanδおよび誘電率εは、温度および周波
数に依存するけれども、試料のキヤパシタンスお
よび誘電率を100Hz〜50MHzの範囲において測定
した。100〜10000V/cmの範囲の交流電界の振幅
におけるεおよびtanδの依存性は周囲温度におい
て10kHzで測定した。 セラミツク材料の抵抗率は1V/μmの一定電
界強さを付与した後、70秒で漏れ電流を測定する
ことによつて個々の温度で定めた。 十分な密度に焼結した表に示すドーピング材
料を有し、かつ適当なミクロ構造を有する化学量
論的組成の試料を、25%H2を含有する加湿N2
雰囲気中で1400℃および1450℃の焼結温度で調製
した。
[Table] Next, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Figure 1 shows the change in insulation resistance ρ of SZT with 0.5 mol% manganese added. For example, the value of the insulation resistance at temperatures below 150 ° C, sintered in a mixed gas MG (flow of a mixture of humidified N 2 and 25% H 2 ) is ≫ 10 12 ohms; capacitors with such dielectrics are suitable It has excellent insulation operation. Figure 2 shows the change in loss angle tan δ at ambient temperature in the range of 1 MHz to 50 MHz measured for SZT doped with 0.5 mol% manganese. Values below 10 -4 are loss angles tantan δ obtained for samples sintered in a mixed gas atmosphere. The samples were sintered at 1450℃ and 1400℃. Figure 3 shows the 10k
It shows the variation of loss angle δ and dielectric constant ε in Hz. The temperature coefficient of permittivity TC〓 can be expressed by the following formula, and this temperature coefficient was obtained for ε: TC〓=ε−ε 2525 ×0 6 =8×10 -6 /℃ This The dielectric loss of ceramic materials is kept below 10 -3 at temperatures up to 150°C. The sample is
Sintered at temperatures of 1450℃ and 1400℃. FIG. 4 shows a partially cutaway perspective view of a ceramic multilayer capacitor. The dielectric for the multilayer capacitor shown in FIG. 4 is formed in the form of a thin ceramic film 11 having a thickness in the range from 15 to 100 μm and having a sandwich structure with electrodes 21, 22;
The individual electrode layers are electrically connected via terminals 2,
One terminal is connected to each of the electrode layers 21 and 22. In this connection means, the electrode layers 21 and 22 are stacked one on top of the other, and for this purpose one layer of the alternating stack is extended to two opposite outer areas of the sandwich structure formed from the ceramic film of the dielectric 1 and the electrode layers 21, 22. make it exist The ceramic dielectric 1 for the multilayer capacitor shown in FIG. Alternatively, an electrode material having a lower melting point and higher oxidizability than platinum can be used. For example, the electrode layer 2 may be made of nickel or cobalt, which are significantly cheaper than the noble metals palladium or platinum.
1 and 22. The composition of the ceramic material for the dielectric is Ca
(Zr 1-x Ti x )O 3 and Sr(Zr 1-x Ti x )O 3 (where x is
(indicating values up to 0.07). Manganese in the form of carbonate MnCO 3 as well as
Iron and nickel in oxide form are particularly suitable as additives to perovskite starting materials. Extremely pure quality rutile TiO 2 , ZrO 2 ,
BaCO 3 , SrCO 3 and CaCO 3 can be used as starting materials for perovskite compounds. All compounds used as additives should be extremely pure. When making test specimens of ceramic samples for measurement purposes, all starting materials, i.e. those for the perovskite compound and for the relevant additives, are weighed and mixed to match the desired composition, and then added to the planetary form. Suspended in alcohol on a ball mill for 2 hours. The powder is dried and then pre-sintered in air at 1200°C for 15 hours, after which the powder thus sintered is ground in a planetary ball mill for 1 hour to give a
A 7×7×20 mm 3 rod with a density of 65% was pressurized mechanically and hydraulically. humidify rod
Sintered in a mixed stream of N 2 and 25% H 2 (this gas mixture is hereinafter referred to as mixed gas MG). Humidification of the gas requires a H 2 / H 2 O ratio of 7.7 (i.e.
The amount of H 2 is 7.7 times the amount of H 2 O).
The samples were heated and cooled at a rate of approximately 3° C./min, and the samples were maintained at maximum temperature, ie, the sintering temperature shown in the table, for 15 hours. This sintering temperature varies depending on the sample. To measure the electrical and dielectric properties shown in Figures 1-3 of ceramic materials, samples were
It was made in the form of a sintered rod formed into a cylindrical disk with a thickness of 0.15 mm and a thickness of 0.15 mm. 5mm thick chrome
A nickel (CrNi) layer and a 150 mm thick gold layer were deposited on opposite sides of these discs. in this case,
The gold layer is deposited on the CrNi layer to protect against corrosion.
and improve electrical contact. Although the loss angle tan δ and the dielectric constant ε depend on temperature and frequency, the capacitance and dielectric constant of the sample were measured in the range of 100 Hz to 50 MHz. The dependence of ε and tan δ on the amplitude of the alternating electric field in the range 100-10000 V/cm was measured at 10 kHz at ambient temperature. The resistivity of the ceramic material was determined at each temperature by measuring the leakage current at 70 seconds after applying a constant electric field strength of 1 V/μm. Samples of stoichiometric composition with the doping material shown in the table sintered to sufficient density and with appropriate microstructure were heated at 1400 °C and 1450 °C in a humidified N2 atmosphere containing 25% H2 . Prepared at a sintering temperature of °C.

【表】 次の表は上述するようにして作つた試料の焼
結条件、誘電特性および電気的特性を示してい
る。
[Table] The following table shows the sintering conditions, dielectric properties, and electrical properties of the samples prepared as described above.

【表】【table】

【表】 表において、Tsはセラミツク材料が少なく
とも95%の密度を有する最小焼結温度を示し、お
よびTCは25〜125℃の範囲でのεの平均温度係数
を示している。TC欄において、かつこで囲んだ
値は、温度係数が高い非直線状に著しく変化した
ことを示している。 0.5モル%マンガンを添加したペロブスカイト
化合物の化学量論的組成Sr0.955Ti0.045O3の誘電体
は多層コンデンサの製造に対して極めて有利であ
る。95%以上の密度は1400℃および1450℃の焼結
温度で得られた。第1,2および3図は温度の函
数としての絶縁抵抗、εおよびtanδの温度依存
性、およびこのタイプの誘電体に対するtanδの周
波数における依存性を示している。誘電率εの依
存性および交流電界の振幅における損失角tanδの
依存性について調べた所、このセラミツク材料に
対するεおよびtanδにおける適度の変化は少なく
とも10kV/cmまで示さなかつた。このタイプの
セラミツク材料についての絶縁抵抗および密度の
値を測定する寿命試験の結果を次の表および
に示す。
Table: In the table, T s indicates the minimum sintering temperature at which the ceramic material has a density of at least 95%, and TC indicates the average temperature coefficient of ε in the range 25-125°C. In the TC column, values enclosed in brackets indicate that the temperature coefficient changed significantly in a nonlinear manner with a high temperature coefficient. A dielectric of perovskite compound stoichiometric composition Sr 0.955 Ti 0.045 O 3 doped with 0.5 mol % manganese is extremely advantageous for the production of multilayer capacitors. Densities above 95% were obtained at sintering temperatures of 1400°C and 1450°C. Figures 1, 2 and 3 show the temperature dependence of the insulation resistance, ε and tan δ as a function of temperature, and the dependence of tan δ on frequency for this type of dielectric. Investigation of the dependence of the dielectric constant ε and the dependence of the loss angle tan δ on the amplitude of the alternating electric field showed no appreciable changes in ε and tan δ for this ceramic material up to at least 10 kV/cm. The results of life tests measuring insulation resistance and density values for this type of ceramic material are shown in the following table and.

【表】 表Vは2つの異なる焼結温度および異なる焼結
雰囲気における上記タイプのセラミツク材料につ
いての理論密度の百分率で表す密度を示してい
る。
Table V shows the density as a percentage of the theoretical density for ceramic materials of the above type at two different sintering temperatures and different sintering atmospheres.

【表】 次の処理は化学量論的組成SrZr0.955Ti0.045O3
誘電体を有し、かつ0.5モル%マンガン添加した
多層コンデンサの製造に適用した。組成SrZr0.955
Ti0.045O3+0.5モル%MnO2を有する粉砕セラミツ
ク混合物を、先ず1200℃で予備焼結して作つた。
この粉末を30重量%の脱イオン水に湿潤剤により
懸濁させた。この懸濁物を例えば重合炭化水素の
ような有機バインダーおよび可塑剤と共に分散ミ
ル内で緊密に混合した。 可塑剤としては、例えばトリエチレングリコー
ルを用いることができる。かようにして得た懸濁
物を電圧で脱ガスし、湿潤剤と一緒に攪拌した。
この懸濁物の薄い層を回転スチールベルトにより
溢流容器から引出し、約40μm厚さのセラミツク
フイルムに乾燥した。次いで、所望のコンデンサ
厚さに対して必要とされる多数の非焼成セラミツ
ク フイルム部分を積重ねた。約9μm厚さの電
極層をこれらのフイルム間に設けた。これらの電
極層は約0.2〜0.8μmの粒度を有するニツケル粉
末およびセルロースアセテートのような有機バイ
ンダーからなる。しかる後に、積重ね体を圧搾
し、押抜きによつてモノリシツク多層ブロツクを
作つた。これらのブロツクを5:1〜100:1の
容量比のN2/O2−雰囲気中600℃で0.5℃/分の
割合で加熱して溶剤を蒸発させ、バインダーを焼
いた。しかる後に、ブロツクを還元雰囲気中1400
℃に3℃/分の割合で加熱し、この温度で10時間
にわたり焼結した。還元雰囲気は1:4容量割合
のN2およびH2からなり、ガス混合物を25℃で加
湿することによつて調節したH2O−含有量を有
していた(すなわち、H2O−含有量はガス混合
物を水に25℃の温度で通して所望のレベルに維持
した)。焼結後、ブロツクを雰囲気を変えないで
3℃/分の割合で常温に冷却した。焼結したモノ
リシツクブロツクに、適当に被着およびはんだ付
しうる電気端子を、上記雰囲気においてニツケル
およびガラス粉末の混合物を焼付けて設けた。こ
れらの多層コンデンサの3個の異なる試料の電気
的特性を次の表に示す:
[Table] The following process was applied to the production of a multilayer capacitor having a dielectric of stoichiometric composition SrZr 0.955 Ti 0.045 O 3 and doped with 0.5 mol % manganese. Composition SrZr 0.955
A ground ceramic mixture with Ti 0.045 O 3 +0.5 mol % MnO 2 was prepared by first pre-sintering at 1200°C.
This powder was suspended in 30% by weight deionized water with a wetting agent. This suspension was intimately mixed in a dispersion mill with an organic binder, such as a polymerized hydrocarbon, and a plasticizer. As the plasticizer, for example, triethylene glycol can be used. The suspension thus obtained was degassed under voltage and stirred with a wetting agent.
A thin layer of this suspension was drawn from the overflow vessel by a rotating steel belt and dried into a ceramic film approximately 40 μm thick. The number of unfired ceramic film sections required for the desired capacitor thickness was then stacked. An electrode layer approximately 9 μm thick was provided between these films. These electrode layers consist of nickel powder with a particle size of approximately 0.2-0.8 μm and an organic binder such as cellulose acetate. Thereafter, the stack was pressed and punched to form a monolithic multilayer block. The blocks were heated at 600 DEG C. at a rate of 0.5 DEG C./min in an N2 / O2 atmosphere with a volume ratio of 5:1 to 100:1 to evaporate the solvent and burn out the binder. After that, the block is heated to 1400 in a reducing atmosphere.
℃ at a rate of 3° C./min and sintered at this temperature for 10 hours. The reducing atmosphere consisted of N2 and H2 in a 1:4 volume ratio, with the H2O- content adjusted by humidifying the gas mixture at 25 °C (i.e., H2O -containing The amount was maintained at the desired level by passing the gas mixture through water at a temperature of 25°C). After sintering, the block was cooled to room temperature at a rate of 3° C./min without changing the atmosphere. The sintered monolithic block was provided with electrical terminals which could be suitably deposited and soldered by baking a mixture of nickel and glass powder in the atmosphere described above. The electrical characteristics of three different samples of these multilayer capacitors are shown in the following table:

【表】【table】

【表】 キヤパシタンスおよび損失角δは周波数=
10kHzおよび交流電界振幅E=20kV/cmで測定
した。 またプリツテイング、吹付け(spraying)また
はドクターブレーテング(doctor−blading)の
如き上述する処理以外の既知の処理をフイルム部
分を作るのに用いることができる。また、CO/
CO2,Ar/H2などのような他の還元ガス混合物
を加湿N2/H2混合物からなる上記還元雰囲気の
代わりに用いることができる。 また、ニツケル粉末の代わりに鉄、コバルトま
たは2種または3種の金属の合金のような他の卑
金属を電極層のために用いることができる。
[Table] Capacitance and loss angle δ are frequency =
Measurements were made at 10kHz and AC electric field amplitude E=20kV/cm. Also, known processes other than those mentioned above, such as prettifying, spraying or doctor-blading, can be used to create the film portions. Also, CO/
Other reducing gas mixtures such as CO2 , Ar/ H2 , etc. can be used in place of the above reducing atmosphere consisting of a humidified N2 / H2 mixture. Also, instead of nickel powder, other base metals such as iron, cobalt or alloys of two or three metals can be used for the electrode layer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は0.5モル%マンガンを添加したSZTの
絶縁抵抗の変化を示す曲線図、第2図は0.5モル
%マンガンを添加したSZTについて測定した1M
Hz〜50MHzの範囲で周囲温度での損失角tanδの変
化を示す曲線図、第3図は0.5モル%マンガンを
添加したSZTについて測定した周囲温度150℃の
範囲で10kHzでの誘電率εと損失角tanδの変化を
示す曲線図、および第4図はセラミツク多層コン
デンサの一部を切欠にした斜視図である。 1……セラミツク誘電体、2……端子、11…
…セラミツクフイルム、21,22……電極(電
極層)。
Figure 1 is a curve diagram showing the change in insulation resistance of SZT added with 0.5 mol% manganese, and Figure 2 is a curve diagram showing the change in insulation resistance of SZT added with 0.5 mol% manganese.
A curve diagram showing the change in loss angle tan δ at ambient temperature in the range from Hz to 50 MHz. Figure 3 shows the dielectric constant ε and loss at 10 kHz in the ambient temperature range of 150°C measured for SZT with 0.5 mol% manganese added. A curve diagram showing changes in the angle tan δ, and FIG. 4 are a partially cutaway perspective view of a ceramic multilayer capacitor. 1... Ceramic dielectric, 2... Terminal, 11...
... Ceramic film, 21, 22 ... Electrode (electrode layer).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ジルコニウムをチタンで部分的に置換したア
ルカリ土類ジルコネート類から出発するペロブス
カイト型構造を有する誘電体材料の製造方法にお
いて、金属をドーピング剤として炭酸塩または酸
化物の形態で、E(Zr1-xTix)O3(ここにEはアル
カリ土類金属イオンを示し、および0<x0.07
の要件を満たす)で表わされる組成を有する化学
量論的ペロブスカイト化合物に添加し、この場合
ドーピング剤についての金属として鉄を0.2〜1.2
モル%の割合に、ニツケルを0.2〜1.2モル%の割
合におよびマンガンを0.1〜1.2モル%の割合に選
定し、集成体を還元雰囲気中で焼結して緻密構造
を得ることを特徴とする誘電体材料の製造方法。 2 組成CaZr0.985Ti0.015O3のペロブスカイト化合
物に該化合物に対して0.2〜1.2モル%のマンガン
を添加する特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 組成CaZr0.985Ti0.015O3を有するペロブスカイ
ト化合物に該化合物に対して0.5〜1.2モル%の鉄
を添加する特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 組成SrZr0.955Ti0.045O3を有するペロブスカイ
ト化合物に該化合物に対して0.1〜1.2モル%のマ
ンガンを添加する特許請求の範囲第1項記載の方
法。 5 組成SrZr0.955Ti0.045O3を有するペロブスカイ
ト化合物に該化合物に対して0.2〜1.2モル%の鉄
を添加する特許請求の範囲第1項記載の方法。 6 組成SrZr0.955Ti0.045O3を有するペロブスカイ
ト化合物に該化合物に対して0.2〜1.0モル%のニ
ツケルを添加する特許請求の範囲第1項記載の方
法。 7 ペロブスカイト相を形成する化合物を添加す
べき金属の化合物と混合した後、焼成処理を1100
〜1200℃の温度範囲で行い、しかる後に生成物を
粉砕し、成形し、次いで還元雰囲気において1320
〜1450℃の範囲の温度で焼結する特許請求の範囲
第1項記載の方法。
[Claims] 1. A method for producing a dielectric material having a perovskite structure starting from alkaline earth zirconates in which zirconium is partially substituted with titanium, in which a metal is used as a doping agent in the form of a carbonate or an oxide. , E(Zr 1-x Ti x )O 3 (where E represents an alkaline earth metal ion, and 0<x0.07
iron as the metal for the doping agent in this case 0.2 to 1.2
mol%, nickel in a proportion of 0.2-1.2 mol% and manganese in a proportion of 0.1-1.2 mol%, and the assemblage is sintered in a reducing atmosphere to obtain a dense structure. Method of manufacturing dielectric material. 2. The method according to claim 1, wherein manganese is added to a perovskite compound having the composition CaZr 0.985 Ti 0.015 O 3 in an amount of 0.2 to 1.2 mol % based on the compound. 3. The method according to claim 1, wherein iron is added to a perovskite compound having the composition CaZr 0.985 Ti 0.015 O 3 in an amount of 0.5 to 1.2 mol % based on the compound. 4. The method according to claim 1, wherein manganese is added to a perovskite compound having the composition SrZr 0.955 Ti 0.045 O 3 in an amount of 0.1 to 1.2 mol % based on the compound. 5. The method according to claim 1, wherein 0.2 to 1.2 mol % of iron is added to a perovskite compound having the composition SrZr 0.955 Ti 0.045 O 3 based on the compound. 6. The method according to claim 1, wherein nickel is added to a perovskite compound having the composition SrZr 0.955 Ti 0.045 O 3 in an amount of 0.2 to 1.0 mol % based on the compound. 7. After mixing the compound forming the perovskite phase with the metal compound to be added, sintering is carried out at 1100 °C.
carried out at a temperature range of ~1200 °C, after which the product is ground, shaped and then heated to 1320 °C in a reducing atmosphere.
2. A method according to claim 1, wherein the method is sintered at a temperature in the range of -1450<0>C.
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